各种曝气设备的性能及充氧能力

上海天山污水处理厂废水生物处理厌氧生物处理好氧生物处理废水生物处理的分类曝气装置的作用曝气装置在曝气池内的主要作用为：(1)充氧将空气中的氧(或纯氧)转移到混合液中的活性污泥絮凝体上，以供应微生物呼吸之需。(2)搅拌、混合使曝气池内的混合液处于剧烈的混合状态，使活性污泥、DO、污水中的有机物三者充分接触。同时，防止活性污泥在曝气池内沉淀。引自：文献[1]鼓风曝气器机械曝气器曝气设备的分类曝气设备立轴式卧轴式倒伞形叶轮泵形叶轮转刷转碟(盘)微气泡、中气泡、大气泡水下曝气器自吸式供气式射流曝气器水力剪切式表示曝气设备技术性能的主要指标(1)动力效率－Ep，指每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以kgO2/kWh计；(2)氧的利用率－EA，通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比(%)。对鼓风曝气设备：(1)动力效率－Ep，以kgO2/kWh计；(2)氧的转移效率－EL，又称充氧能力，通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kgO2/h计。对机械曝气设备：各种曝气设备在清水中的充氧能力生产厂家提供曝气设备的氧转移参数是在标准条件下测定的，即水温20°C、气压为1.013×105Pa。测定用水是脱氧清水。各种微气泡曝气器的技术性能指标名称型号规格(mm)服务面积(m2/个)氧利用率EA(%)动力效率EP(kgO2/kWh)扩散板300×300×357～141.8～2.5扩散管Ø60～100L500～60010～132.0固定式平板型HWB-1,HWB-2BYW-10.3～0.7520～254～6固定式钟罩型HWB-3,BGW-10.3～0.7520～254～6膜片式Ø5201～327～383.4微气泡曝气管PE-IIIØ70L500218～304.4～5.45引自：文献[1]微孔曝气器图片膜片式微孔曝气器微孔曝气器图片平板型微孔曝气器钟罩型微孔曝气器各种中气泡曝气器的技术性能指标名称型号规格(mm)服务面积(m2/个)氧利用率EA(%)动力效率EP(kgO2/kWh)穿孔管Ø25～504～61.0网状膜曝气器WM-1800.512～152.7～3.7引自：文献[1]水力剪切式曝气器的技术性能指标名称型号规格(mm)服务面积(m2/个)氧利用率EA(%)动力效率EP(kgO2/kWh)倒盆式曝气器Ø1526.5～8.81.75～2.88固定单螺旋曝气器XH1500Ø2003～97.4～11.12.24～2.48固定双螺旋曝气器XH17402-Ø2005～69.5～11.01.5～2.5固定三螺旋曝气器XH17403-Ø1803-Ø1853～88.72.2～2.6引自：文献[1]射流曝气器的技术性能指标单级单喷嘴射流曝气器自吸供气，动力效率为1.4～2.0kgO2/kWh；压力供气，动力效率为2.0kgO2/kWh以上。引自：文献[2]水下曝气器的技术性能指标SBQI水下曝气器型号额定马力极数空气量-水深供氧量适合水深SBQⅠ-31-500.75411-20.35-0.451-3SBQⅠ-32-801.5422-31.0-1.21-3SBQⅠ-33-802.2437-31.75-1.951.5-3.5SBQⅠ-35-1003.7475-33.5-3.952-4SBQⅠ-37-1005.54103-35.3-5.92-5水下曝气器的技术性能指标SBQⅡ潜水式曝气机泵形叶轮曝气器图片1.上平板2.进气孔3.上压罩4.下压罩5.导流锥顶6.引气孔7.进水口8.叶片泵形叶轮曝气器的技术性能指标•叶轮的浸没度hS－－水面距叶轮上边缘的距离。hS=0～40mm•叶轮外缘最佳线速度应在4.5～5.0m/s的范围内。•泵型叶轮的充氧量和轴功率可按下列经验公式计算：Qs=0.379K1v2.8D1.88(kgO2/h)Na=0.0804K2v3D2.08(kW)引自：文献[3]倒伞形型叶轮曝气器的技术性能指标型号叶轮直径(mm)转速(r/min)清水充氧量(kgO2/h)提升力(N)电机功率(kw)普通400167~2522.5~8.0410~14002.2调速21656701.5普通100067~9514~392640~767015调速8527545011普通150044.5~63.930~82.56100~1800030调速5554.51145022普通193034.5~49.348~13010200~2930055调速45962202045国内某厂倒伞型叶轮曝气器技术参数引自：文献[4]GTA系列水平转刷曝气机转刷曝气器图片JSBZS型转刷曝气机转刷曝气器图片转刷曝气机外形图Mammoth转刷曝气器的技术性能指标直径mm规格有效长度mm转速r/min电机功率kW叶片浸深mm充氧能力kgO2/h推动力m3/m700双速高速4500722225~306.5~8.5155低速40~801515~20单速155700双速高速600048/7217/2625~306.5~8.5155低速7230单速1551000双速高速600048/7217/2625~306.5~8.5155低速72单速301551000双速高速900048/7232/4025~306.5~8.5265低速72单速45265动力效率均为：2.0～3.0kgO2/kWh引自：文献[4]转碟(盘)曝气器图片转碟(盘)曝气器的技术性能指标曝气转盘常用技术性能如下：•直径：1400mm；•适用转速：50～55r/min；经济转速：50r/min；•适用浸没深度：400～530mm；经济浸没深度：500mm；•单盘标准清水充氧能力：0.82～1.63kgO2/h；•动力效率：1.86～2.10kgO2/kWh；•适用工作水深：=5.2m；•水平轴跨度：单轴=9m、双轴9～14m之间；•曝气盘安装密度：5片/m；•设计功率密度：10～12.5W/m3。引自：文献[4]各种曝气器适用的构筑物97125346108微孔曝气器－推流式曝气池各种曝气器适用的构筑物天津纪庄子污水处理厂各种曝气器适用的构筑物进水出水表曝机泵形叶轮曝气器－完全混合曝气池各种曝气器适用的构筑物倒伞形叶轮曝气器－Carrousel氧化沟各种曝气器适用的构筑物转刷曝气器－T型或D型氧化沟各种曝气器适用的构筑物转碟曝气器－Orbal®氧化沟引自：文献[5]曝气设备在污水中的充氧性能氧转移速度(dC/dt)=KLa(CS-C)污水中氧转移的影响因素：1.污水水质•杂质：KLa’=αKLa；盐类：CS’＝βCS2.水温：KLa(T)=KLa(20)·1.024(T-20)3.氧分压：对表面曝气器：CS’＝ρCSρ=(所在地区实际气压)/（1.013×105）对鼓风曝气池：4210026.25tbssbOPTCTCPb－扩散装置出口处的绝对压力；Ot－气泡离开池面时氧的百分比。曝气设备在污水中的充氧性能在标准条件下，转移到曝气池混合液中的总氧量R0为：R0=KLa(20)Cs(20)V(kg/h)在实际条件下，转移到曝气池的总氧量R为：R=αKLa(20)[βρCS(T)-C]·1.024(T-20)V由上两式可解得：)20()(200024.1TTssCCRCR曝气设备在污水中的充氧性能曝气系统的能耗约占活性污泥法处理厂总能耗的50%以上[文献6]。目前，污水厂的充氧动力效率据统计：鼓风曝气为1.1～2.2kgO2/kWh，机械表曝为0.5～1.7kgO2/kWh，参差不齐，因此某些污水厂是很有节能的潜力。氧的传递是一复杂过程，受许多因素的影响，如：曝气器的种类和布置方式、曝气器的淹没水深、曝气器已使用的年限、曝气池的形状、输入空气的流率、污水水质及水流状态、泥龄、是否有消化作用和水温等。据21个污水厂65次试验结果得知：从氧传递的角度，微孔曝气器优于中、粗孔曝气器，曝气器的格形布置优于使水流呈螺旋状前进的池一例布置，推流式池优于多点进水式池，污泥龄长优于污泥龄短，有消化作用优于无消化作用。引自：文献[7，11]不同充氧方式的效率曝气方式充氧效率kgO2/(kW·h)单边曝气全面曝气(间距6.1m)中心曝气全面曝气(间距3.05m)1.051.571.331.82曝气设备在污水中的充氧性能引自：文献[8]曝气设备在污水中的充氧性能在污水中，特别是负荷较高时，由于表面活性物质的影响及微孔曝气器的堵塞，微孔曝气的效率下降。在混合液中，池进口处α系数约0.3、池尾处则约为0.8，即其充氧效率从1.2左右增至3.2kgO2/kWh，而机械表曝α系数始终接近1，故在混合液中其充氧效率仍接近2kgO2/kWh。HAS即为曝气他入口处使用机械表曝。其效率不因水中存在有机物而降低，再接之以微孔曝气，这样就同时吸取了它们的长处，避免了短处。此外，还在很大程度上减少了微孔曝气器堵塞的可能性。引自：文献[9,10]主要参考文献1.张自杰主编，排水工程(第四版)－下册2.Richard,W.W.etal.Jetaerationinactivatedsludgesystem.JWPCF,1969,Vol.41(10):1726~17363.张自杰主编，环境工程手册(水污染防止卷)4.王凯军等，《城市污水生物处理新技术开发与应用》5.沈云新等，Orbal氧化沟的评价与改进设想，化工给排水设计，1998，No4，23～276.KathyPowellGrovesetal.Evaluationofoxygentransferefficencyandalpha-factoronavarietyofdiffusedaerationsysterms.WaterEnvironmentResearch,1992,Vol.60(5):991~6987.汪慧贞等，混合曝气系统充氧效率的探讨，中国给水排水，1994，Vol.10(3):16~198.林荣忱etal.污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径,《中国给水排水》1999年第1期9.MarcusJ.Healeyetal.ImprovmentsintheactivatedsludgeprocessintheU.K.andU.S.,J.WPCF,1989,Vol.61(4):446~45110.FisherMichaelJ.etal.Effectofanaerobicandanoxicselectorsonoxygentransferinwasterwater.WaterEnvironmentResearch,1999,Vol.71(1):84~9311.WagerMartinR.etal.Oxygentransferandaerationefficiency-influenceofdiffusersubmergence,diffuserdensity,andblowertype.WaterScienceandTechnology,1998,Vol.38(3):1~6